原子振荡器用光学模块以及原子振荡器制造技术

本发明专利技术涉及原子振荡器用光学模块以及原子振荡器。所述原子振荡器用光学模块是利用了量子干涉效应的原子振荡器用光学模块，该原子振荡器用光学模块包括：光源部，其射出具有2个不同波长的谐振光；气体单元，其密封有碱金属原子气体，并被照射所述谐振光；光检测部，其检测透过了所述气体单元的所述谐振光的强度；以及气流生成部，其产生所述碱金属原子气体的流动。

【技术实现步骤摘要】
原子振荡器用光学模块以及原子振荡器
本专利技术涉及原子振荡器用光学模块以及原子振荡器。
技术介绍
近些年，提出了利用作为量子干涉效应之一的CPT（CoherentPopulationTrapping：相干布居俘获）的原子振荡器，期待装置的小型化、低功耗化。利用了CPT的原子振荡器是利用了若向碱金属原子照射具有2种不同波长（频率）的相干光，则相干光的吸收停止的现象（EIT现象：ElectromagneticallyInducedTransparency：电磁感应透明）的振荡器。在原子振荡器中，通常将铷（Rb）、铯（Cs）等碱金属原子封闭在由氧化硅等构成的容器（气体单元）中，通过向该气体单元照射相干光来使EIT现象显现。在气体单元内，碱金属原子为气态（气体状）。在这样的原子振荡器中，为了防止气体单元内的原子密度变化，气体单元的温度被控制成恒定的（例如参照专利文献1）。专利文献1：日本特开2007－336136号公报然而，在这样的气体单元中，构成碱金属原子气体的各个碱金属原子朝随机的方向运动。因此，构成碱金属原子气体的各个碱金属原子在与相干光的行进方向相同的方向的速度分量上具有分布。若碱金属原子在与相干光的行进方向相同的方向的速度分量上具有分布，则根据光的多普勒效应（多普勒频移），在相干光的看上去的波长（频率）上，即在从碱金属原子观察到的相干光的波长（频率）上会产生分布。由此，往往得到的EIT信号的线宽（光吸收宽度）会变宽，频率精度会降低。
技术实现思路
本专利技术的几个方式的目的之一在于提供一种具有高频率精度的原子振荡器用光学模块。另外，本专利技术的几个方式的目的之一在于提供一种具有上述原子振荡器用光学模块的原子振荡器。本专利技术所涉及的原子振荡器用光学模块是利用了量子干涉效应的原子振荡器用光学模块，该原子振荡器用光学模块包含：光源部，其射出具有2个不同波长的谐振光；气体单元，其密封有碱金属原子气体，并被照射所述谐振光；光检测部，其检测透过了所述气体单元的所述谐振光的强度；以及气流生成部，其产生所述碱金属原子气体的流动。根据这样的原子振荡器用光学模块，与碱金属原子沿随机方向运动的情况相比，通过产生碱金属原子气体的流动，能够减小碱金属原子的在与谐振光的行进方向相同的方向的速度分量的偏差。由此，能够抑制起因于光的多普勒效应（多普勒频移）的EIT信号的线宽展宽。因此，能够具有高频率精度。在本专利技术所涉及的原子振荡器用光学模块中，上述气流生成部也可以在上述气体单元内产生温度梯度。根据这样的原子振荡器用光学模块，能够以简易的构成使碱金属原子气体产生流动。在本专利技术所涉及的原子振荡器用光学模块中，上述气流生成部也可以包含向上述气体单元供给热量的加热器。根据这样的原子振荡器用光学模块，能够以简易的构成使碱金属原子气体产生流动。在本专利技术所涉及的原子振荡器用光学模块中，上述气流生成部也可以包含向上述气体单元照射光的发光部和吸收从上述发光部照射的光而产生热量的光吸收部。根据这样的原子振荡器用光学模块，能够以简易的构成使碱金属原子气体产生流动。在本专利技术所涉及的原子振荡器用光学模块中，上述气流生成部也可以使上述碱金属原子气体产生与上述谐振光的行进方向平行的方向的流动。根据这样的原子振荡器用光学模块，能够提高EIT的显现效率。在本专利技术所涉及的原子振荡器用光学模块中，上述气流生成部也可以使上述碱金属原子气体产生与上述谐振光的行进方向垂直的方向的流动。根据这样的原子振荡器用光学模块，与碱金属原子沿随机方向运动的情况相比，通过使碱金属原子气体产生流动，能够减小碱金属原子的与谐振光的行进方向相同的方向的速度分量的偏差。在本专利技术所涉及的原子振荡器用光学模块中，可以为：上述气体单元是长方体，上述气流生成部具有设置在上述气体单元的第1面的第1加热器和设置在上述气体单元的与上述第1面对置的第2面的第2加热器，使用时的上述第1加热器的温度高于上述使用时的上述第2加热器的温度。根据这样的原子振荡器用光学模块，能够以简易的构成使碱金属原子气体产生流动。本专利技术的原子振荡器包含本专利技术的原子振荡器用光学模块。根据这样的原子振荡器，由于包含本专利技术的原子振荡器用光学模块，所以能够具有高频率精度。附图说明图1是第1实施方式所涉及的原子振荡器的功能框图。图2（A）是表示碱金属原子的Λ型3能级模型与第1边带及第2边带的关系的图，图2（B）是表示光源部产生的谐振光的频谱的图。图3是表示第1实施方式所涉及的原子振荡器的构成的图。图4是示意地表示第1实施方式所涉及的原子振荡器的光学模块的立体图。图5是示意地表示第1实施方式所涉及的原子振荡器的光学模块的剖视图。图6（A）是示意地表示碱金属原子随机运动时的气体单元内的图，图6（B）是表示碱金属原子随机运动时的碱金属原子的X方向的速度分量的分布的曲线图。图7（A）是示意地表示使碱金属原子气体产生了流动时的气体单元内的图，图7（B）是表示使碱金属原子气体产生了流动时的碱金属原子的X方向的速度分量的分布的曲线图。图8是示意地表示第2实施方式所涉及的原子振荡器的光学模块的立体图。图9是示意地表示第2实施方式所涉及的原子振荡器的光学模块的剖视图。具体实施方式以下，使用附图对本专利技术的优选实施方式进行详细说明。此外，以下说明的实施方式不是用来不当地限定权利要求书所记载的本专利技术的内容。另外，不限定为以下说明的构成的全部是本专利技术的必要技术特征。1．第1实施方式首先，参照附图对第1实施方式所涉及的原子振荡器进行说明。图1是第1实施方式所涉及的原子振荡器100的功能框图。原子振荡器100是利用了量子干涉效应（EIT现象）的振荡器。原子振荡器100包含光学模块1和控制部101而构成。光学模块1包含光源部2、气体单元4、光检测部6和气流生成部8而构成。光源部2射出具有2个不同波长的谐振光L。在光源部2中产生的谐振光L包含相对于中心频率f0在上侧边带具有频率f1＝f0＋fm的第1边带W1；以及相对于中心频率f0在下侧边带具有频率f2＝f0－fm的第2边带W2（参照图2）。向气体单元4照射谐振光L。气体单元4是在容器中密封了气体状的碱金属原子（碱金属原子气体）的单元。作为被密封在气体单元4中的碱金属原子，可以举出钠（Na）原子、铷（Rb）原子、铯（Cs）原子等。光检测部6检测透过了气体单元4的谐振光L的强度。气流生成部8使碱金属原子气体产生流动。这里，使碱金属原子气体产生流动是指使碱金属原子气体产生运动。即是指在观察气体单元内的碱金属原子整体时，碱金属原子的运动产生一定的趋势。与碱金属原子沿随机方向运动的情况相比，由于气流生成部8使碱金属原子气体产生流动，因此能够减小碱金属原子的与谐振光的行进方向相同的方向的速度分量的偏差。其理由后述。控制部101基于光检测部6的检测结果，按照第1边带W1以及第2边带W2的波长（频率）差等于与密封在气体单元4中的碱金属原子的2个基态能级的能量差相当的频率的方式进行控制。控制部101基于光检测部6的检测结果，产生包含调制频率fm的信号。而且，光源部2基于包含该调制频率fm的信号来调制具有规定的频率f0的基波F，产生具有频率f1＝f0＋fm的第1边带W1、以及具有频率f2＝f0－fm的第2边带W2。图2（A）是表示碱金属原子的Λ型3能级本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原子振荡器用光学模块，其特征在于，是利用了量子干涉效应的原子振荡器用光学模块，所述原子振荡器用光学模块包括：光源部，其射出具有2个不同波长的谐振光；气体单元，其密封有碱金属原子气体，并被照射所述谐振光；光检测部，其检测透过了所述气体单元的所述谐振光的强度；以及气流生成部，其产生所述碱金属原子气体的流动。

【技术特征摘要】
2012.01.11 JP 2012-0032731.一种原子振荡器用光学模块，其特征在于，是利用了量子干涉效应的原子振荡器用光学模块，所述原子振荡器用光学模块包括：光源部，其射出具有2个不同波长的谐振光；气体单元，其密封有碱金属原子气体，并被照射所述谐振光；光检测部，其检测透过了所述气体单元的所述谐振光的强度；以及气流生成部，其产生所述碱金属原子气体的流动，所述气体单元是长方体，所述气流生成部具有：第1加热器，其设置在所述气体单元的第1面；以及第2加热器，其设置在所述气体单元的与所述第1面对置的第2面，其中，使用时的所述第1加热器的温度高于所述使用时的所述第2加热器的温度。2.根据权利要求1所述的原子振荡器用光学模块，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：西田哲朗，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：